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부착면 표면물질에 의한 성능 왜곡을 최소화한 이중 선로의 비대칭 다이폴 형태 태그 안테나 설계

Design of a Tag Antenna with a Low Performance Distortion from an Attached Surface Material Using the Asymmetric Dual-Arm Dipole Structure

  • 김도균 (홍익대학교 전자전기공학부) ;
  • 추호성 (홍익대학교 전자전기공학부)
  • Kim, Do-Kyun (School of Electronic and Electrical Engineering, Hongik University) ;
  • Choo, Ho-Sung (School of Electronic and Electrical Engineering, Hongik University)
  • 발행 : 2007.04.30

초록

본 논문에서는 부착될 물질이 가지는 전기적 특성에 의한 성능 변화가 적은 이중 선로의 비대칭 다이폴 형태 RFID 용도 태그 안테나(Asymmetric Dual-arm Dipole Antenna: ADDA)를 제안하였다. 제안된 태그 안테나는 상용 의료 폐기물 수거용 플라스틱 밀폐 용기(${\varepsilon}_r=1.7,\;tan\;{\delta}=0.002$)에 부착하여도 안테나의 동작 특성 변화가 적도록 설계되었다. 안테나의 세부적인 설계변수는 자유공간과 인식 대상 물체에 부착시 우수한 인식거리 성능을 나타내도록 Pareto 유전자 알고리즘을 사용하여 최적화하였다. 최적화 태그 안테나는 $100\;mm{\times}50\;mm$의 크기를 가지며, 3.7 %의 반사 손실 대역폭($S_{11}$< -10 dB)을 가지고 80 %의 복사효율을 나타내었다. 인식 거리 측정 결과, 자유공간에서 정면 방향(broadside) 5.3 m, 의료 폐기물 수거용 플라스틱 밀폐 용기에 부착시 최대 5.5 m의 인식거리 성능을 가지는 것을 확인하였다.

In this paper we proposed the tag antenna with a low performance distortion from an attached surface material using the asymmetric dual-arm dipole antenna(ADDA) structure. The tag is designed to exhibit low performance changes when the tag is attached on a target object(the medical litter receptacle, ${\varepsilon}_r=1.7,\;tan\;{\delta}=0.002$). Detail design parameters for the proposed antenna are optimized to maintain a good readable range in free-space as well as on a target object. The size of the optimized antenna is $100\;mm{\times}50\;mm$. The antenna shows the matching bandwidth($S_{11}$< -10 dB) of 3.7 % and the radiation efficiency of 80 % at the operating frequency. Finally we confirmed the readable range of the tag antenna by measurement and it shows about 5.3 m in free space and 5.5 m on the target object.

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참고문헌

  1. K. Finkenzeller, RFID Handbook, West Sussex, England: Wiley, 2003
  2. 조치현, 추호성, 박익모, '인식 음영 구역을 제거한 RFID 태그 안테나 설계', 한국전자파학회논문지, 16(12), pp. 1206-1212, 2005년 12월
  3. M. Hirvonen, P. Pursula, K. Jaakkola, and K. Laukkanen, 'Planar inverted-F antenna for radio frequency identification', Electron. Lett., vol. 40, no. 14, pp. 848-850, Jul. 2004 https://doi.org/10.1049/el:20045156
  4. J. D. Griffin, G. D. Durgin, A. Haldi, and B. Kippelen, 'RF tag antenna performance on various materials using radio link budgets', Antennas Propagat. Lett., vol. 5, pp. 247-250, 2006 https://doi.org/10.1109/LAWP.2006.874072
  5. 조치현, 추호성, 박익모, 김영길, 'UHF 대역 수동형 RFID 태그 안테나 설계', 한국전자파학회논문지, 16(9), pp. 872-882, 2005년 9월
  6. K. Takechi, T. Eguchi, H. Kanoh, T. Ito, and S. Otsuki, 'High-rate glass etching process for transferring polycrystalline silicon thin-film transistors to flexible substrates', IEEE Trans. Semiconductor Manufacturing, vol. 18, pp. 384-389, Aug. 2005 https://doi.org/10.1109/TSM.2005.852102
  7. M. Hirvonen, K. Jaakkola, P. Pursula, and J. Saily, 'Dual-band platform tolerant antennas for radiofrequency identification', IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. 54, pp. 2632-2637, Sep. 2006 https://doi.org/10.1109/TAP.2006.880726
  8. IE3D Electromagnetic Simulation and Optimization Software, Zeland Software, Inc
  9. D. Goldberg, Genetic Algorithms in Search, Optimization and Machine Learning, Massachusetts: Addison Wesley, 1989
  10. P. V. Nikitin, K. V. S. Rao, S. F. Lam, V. Pillai, R. Martinez, and H. Heinrich, 'Power reflection coefficient analysis for complex impedances in RFID tag design', IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 53, pp. 2721-2725, Sep. 2005 https://doi.org/10.1109/TMTT.2005.854191
  11. Y. Okano, 'A simple shape broadband planar antenna adaptable to RFID-tag', IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. 54, pp. 1885-1888, Jun. 2006 https://doi.org/10.1109/TAP.2006.875930
  12. A. H. Wright, Genetic Algorithms for Real Parameter Optimization, San Mateo, CA: Morgan Kaufmann, 1991
  13. L. Davis, Handbook of Genetic Algorithm, NY: Van Nostrand, 1991
  14. K. V. S. Rao, P. V. Nikitin, and S. F. Lam, 'Antenna design for UHF RFID tags: a review and a practical application', IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. 55, pp. 187-196, Feb. 2006
  15. C. A. Balanis, Antenna Theory Analysis and Design, New York: John Wiley & Sons, 1997
  16. H. A. Wheeler, 'The radiansphere around a small antenna', Proc. IRE, vol. 47, pp. 1325-1331, Aug. 1959 https://doi.org/10.1109/JRPROC.1959.287198
  17. G. S. Smith, 'An analysis of the Wheeler method for measuring the radiation efficiency of antennas', IEEE Trans. Antennas Propagt., vol. 25, pp. 552-556, Jul. 1977 https://doi.org/10.1109/TAP.1977.1141615